35KV变电站一次系统设计.docx

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1、2007级高职毕业设计题目35KV企业变电所电气一次设计教学系部电力工程系专业发电厂及电力系统年级2007级指导老师学生姓名学号2010年1月10S2020-2.21-22-23-23-28-28-29-31-32-32-32-33原始资料分析-.-.-4-第一章主接线的选择6-1主的计则和61-2主ttt7-1*3的与塞I1-3-1技术比较/-1-3-2经济比较12-W所用电的设计14-1-4-1所用电设的要求计14-其次章变压SS的选择16-2-1-1变电站变压器台数的选择原则-16-2-1-2变电站主变压粉台数的确定-17-2-1-3变电所主变压器容受的确定原则./7-2-1-4待设计变

2、电所主变压器容量的计算和确定17-2-1-5主变压器绕组数的确定18-2-1-6主变压盖相数的确）定18-27-7主变压器调压方式的确定18-2-1-8主变压器绕组连接组别的确定18-2-1-9主变压器冷却方式的选择-19-2-2所用变的选撵20-2-2-1所用变台数的选择-2-2-2所用变容量的选择-第二章短路电流的计H3-1.短路的基本学问3-2计算短路电流的目的3-3短路电流好用计算的基本假设3-4短路电流的计算步第四章设备的选撵与校”4-1电气选撵的f条件4-1-1按正常工作条件选择导体和电盖47-2按短蹈状况校验4-2高压断路的选择及校验4-2-1对高压断路器的基本要求4-2-2额定

3、电流的计算4-2-3高压颤路器的选择结果及校验4-2-4高压熔断翳的选择及校验39-4-3进线与出线的选择与校It-42.4-3-135kV架空线路的选择与校验43-4-3-210kV电缆的选择与校验45-4-4-1电流互感器的选择46.4-4-2电压互感普的选择47-4-4-3互感器的配置48-第五章补偿装置-495-1补偿装量的种类和作用49-5-3并联电容装置容选择和主要要求.51-第六章变电站接地与防雷的设计52-6-1mnt护的峰52-6-2电S?1.,大气由的一-52-高度的确定53-65a;-55-6-6接地体和按地网的设计-57-第七章继电爱护的配58-7-1缰电，护的立本学问

4、-58.7-2输电线路的爱护EK59-7-2-1相间短路爱护的配置59-7-2-2过负荷爱护的配送6()-7-2-3单相接域爱护60-7-2-4输电线路的爱护配置结果60-73变压的护.61-一一一一一一一一一7-5-1备用电源自动投入装置的含义和作用63-7-5-2自动至合闸装式-M-考文献附图：主接线图67.平面布置图68.断面图69.原始资料分析一、设计任务35KV企业变电所电气一次设计二、待建变电所基本资料K某企业为保证供电须要，要求设计一座35KV降压变电所，以IOKV电缆给各车间供电，一次设计并建成。2、距离本变电所6KM处有一系统变电所,用35KV双回架空线路向待设计的变电所供电

5、“在最大运行方式下，待设计变电所高压母线上的短路功率为1000MVA.3、特设计变电所IoKV测无电源，考虑以后装设两组电容器，提高功率因数，故要求预留两个间隔。4、本变电所IOKV母线到各车间均用电缆供电，其中一车间和二车间为I类负荷，其余为II类负荷，TmaxMOOOho各馈线负荷如卜,表所示：序号车间名称有功功率(KW)无功功率(KVARI一车间HOO-1802二车间7105003机加工车间8505804装配车间10005005锻工车间9503006高压站14003207高压泵房7505308其他9507005、所用电的主要负荷如卜表所示:序号设徐名称额定容量(KW)功率因数台数1主充电

6、机200.8812浮充电机4.50.8513蒂电池室通风3.00.8811屋内S1.电装附通风1.50.7925沟通电煌机110.516检修试脸用电13.00.817我波0.950.6918照明负荷15.09生活用电126、环境条件当地海拔高度507.4n,年宙电日36.9个，空气质垃优良，无污染，历年平均最高气泡29.9,土壤电阻率PW500三u第一章主接线的选择1-1主接线的设计原则和要求发电厂和变电所的电气主接线是保证电网平安牢靠、经济运行的关键，是电气设备布置、选择、自动化水平和二次回路设计的原则和基础。.电气主接线的设计原则：应依据发电厂和变电所所在电力系统的地位和作用。首先应满意电

7、力系统的牢靠运行和经济调度的要求，依据规则容量，木期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性,保证供需平衡，电力系统线路容量、电气电备性能和四周环境及自动化规则与要求等条件确定,应满.意牢靠性、敏捷性和经济型的要求.电气主接线的主要要求：1、牢靠性：牢靠性的客观衡量标准时运行实践主接线的牢靠性是其组合元件(包括一次不分和二次部分)在运行中牢*性的综合，因此要考虑一次设备和二次部分的故障及其对供电的影晌，衡量电气主接线运行牢靠性的一般准则是：(1)断路器检修时，是否影响供电、停电的范囤和时间（2）线路、断路器或母线故障以及母线检修时，停电出线回路数的多少和停电时间长短，能否保证对重

8、要用户的不间断供电.（3）发电厂、变电所全部停电的可能性。、2、敏捷性：投切发电机、变压器、线路断路器的操作要牢靠便利,调度敏糙，电气主接线的敏捷性要求有以下几方面：（1）调度敏捷、操作便利，应能敏徒地投切某些元件,调配电源和负荷能满意系统在事故、检修及特殊运行方式下的调整要求。2）检修平安，应能简洁地从初期过渡到最终接线，并在扩建过渡时使一次和二次设备等所需的改造最少.3、限制、爱护方式不过于困难，以利于运行并节.约二次设饴和电缆投资,要适当限制经济型：通过优化比选,应尽力做到投资省、占地面积小、电能损耗少，在满意技术要求的前提下，要做到经济合理。（1）投资省，电气主接线应简洁清楚,以节约断

9、路胧、隔离开关等次设备投资,要使短路电流，一边选择价格合理的电气设齐。（2）占地面积小，电气主接线的设计要为配电装置的布置创建条件，以便节约地和节约架构、导线、绝缘小及安装贽用，在运输调整许可的地方都应采纳：.相变压器.（3）电能损耗少，经济合理的选择变压器的型式、容量和台数，避开因两次变压而增加投资。1-2主接线的拟定待设计变压所为一座35KV降压变电所，以IOKV电缆线各车间供电,距变更电所6K.M处有一系统变电所，用35KV双回架空线向待设计的变电所供电，在最大运行方式下，待设计变电所高压母线上的短路功率为1000MV,待设计变电所的高压部分为二进二出回路，为削减断路器数量及缩小占地面枳

10、，可采纳内桥接线和外桥接线，变电所的低压部分为二进八处回路，同时考虑以后装设两组电容量要预留两个出线间隔，故IOKV回路应至少设仃10回出线，其中，车间和二车间为I类负荷，其余为I1.类负荷，其主接线可采纳单母不分段接线，单母分段接线和单母分段带旁路接线，综上所述，核变电所的主接线形式初步拟定为6种，如下图27所示一I1.1.1.1141.1、*、-s8O%,即选择变压器的容量满意要求。S86712-1-5主变压器绕组数的确定国内电力系统中采纳的变压器按其绕组数分有双绕组一般式、三绕组式、自耦式以及低压绕组分裂式等变压器，待设计变电全部35KV、IoKV两个电压等级且是一座降压变电所，宜选用双

11、绕组般式变压器。2-1-6主变压器相数的确定在330KV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对来说投资大、占地多、运行规模也较大，同时配电装置结构困雄，也增加了修理工作量，待设计变电所谓35KV降压变电所，在满意供电牢*性的前提卜.，为削减投资，故选用三项变乐器。2-1-7主变压器调压方式的确定为了确保变电所供电量，电压必需维持在允许范围内，通过变压器的分接头开关切换,变更变压器高压侧绕组匝数，从而变更其变比，实现电压调整。切换方式有两种：不带电切换，称为无励磁调压，调整范用通常在225*以内：另一种是带负荷切换.称为有数调压，调整范围可达30%,但其结构较困难，价格较

12、贵，由待设计变电所的符合均为I、11类揖要负荷，为确保供电质量，有较大的调整范围，我们选用有我调压方式。2-1-8主变压器绕组连接组别的确定变压器的连接组别必需和系统电压相位一样，否则，不能并列运行，电力系统采纳的绕组连接方式只有星形和三角形两种，因此对于三相双绕组变压器的面压侧，I1.OKV及以上电压等级，三相绕组都采纳“YN”连接，35KV及以下采纳“Y”连接：对于三相双绕组变压器的低压f,三相绕组采纳“d”连接，若低电压OH电压等级为380/220Y,则三相绕组采纳“yn”连接,在变电所中，为了限制三次谐波，我们选用aYnd1.P常规连接的变压器连接组别。2-1-9主变压器冷却方式的选择

13、电力变压器的冷却方式，随其型号和容量不同而异，一般有以下几种类型：(1)自然风冷却：一般适用于7500KYR-卜小容量变压涔，为使热量散发到空气中，装有片状或管型相射式冷却器，以增大油箱冷却面积。(2)强迫油循环水冷却：对于大容量变压器，单方面加强表面冷却还打不到预期的冷却效果。故采纳潜油泵强迫油循环，让水对油管道进行冷却，把变压器中热量带走.在水源足铭的条件下，采纳这种冷却方式极为有利散热效率高、节约材料、削减变压器本体尺寸，但要一套水冷却系统和有关附件且对冷却器的密封性能要求较高。即使只有极微量的水渗入油中，也会严峻地影响油的绝缘性能。故油压应高于水压0.1.-0.15Mpa,以免水濯入油

14、中。(3)强迫空气冷却：乂简称风冷式。容量大于等于8000KVA的变压器，在绝缘允许的油箱尺寸下，即使有将射器的散热装置仍达不到要求时，常采纳人工风冷。在辐射器管间加装数台电动风扇，用风吹冷却器,使油快速冷却,加速热量散出,风扇的启停可以自动限制，亦可人工操作.(4)强迫油循环导向风冷却：近年来大型变压器都采纳这种冷却方；rk它是利用潜油泵将冷油压入线圈之间、线饼之间和铁芯的油管中，使铁芯和绕组中的热量干脆由具有肯定流速的油带走，二变压器上层热油用潜油泵抽出，经过水冷却黯冷却后，再由潜油泵注入变压器油箱底部，构成变压器的油循环。(5)强迫油循环风冷却：其原理与强迫油循环水冷相同。(6)水内冷变

15、压器：变压器绕组用空心导体制成，在运行中将纯水注入空心绕组中，借助水的不断循环将变压器中热址带走，但水系统比较困难且变压器价格比较高.待设计变电所主变的容量为8000KVA,为使主变的冷却方式既能达到预期的冷却效果，有简沽、经济，我们选用强迫空气冷却，简称风冷却。综上得该变电所的主变型号及相关参数如下表IT所示：表2-1变压器型号额定容Jt(KVA)额定电压(KV)连接组标号摘耗(KI)阳抗电压(%)空载电流%)高压低压空教负教SZ98000/3580003510.5Ynd1.1.9.8442.757.50.92-2所用变的选择目前可供选择的所用变压器的型式有油浸式和干式两种，后者又分为一般干

16、式和环氧树脂浇注式等,：.种变压器作为自用变各具有特点.油浸式的特点是过我实力强,屋内外均可布置,修理简便,价格便宜，但由于采纳油为绝缘和冷却介质,屋内外必须耍有防火防爆小间，同时检修、维护困难：干式变压器的特点是无油，防火性能较好，布置筒洁，可就近布置在中压开关柜旁边，缩短了电缆长度并提高供电牢靠性，还可节约间隔及土建费用，但过我实力低，绝缘余度小，在有架空线路干脆连接的场合不宜运用，一面遭遇感应雷过电压：环氯树脂浇注式的特点是具有肯定的防尘耐潮和难燃的优点，比般干式变更佳，但价格相对昂贵。随若干式变压器生产技术的不断进步，已能生产出散热性能更好、体积小、过载实力大的干式变压器。由于油浸式变

17、压器屋内布置须要防火防爆小间，口要号虐通风散热以及事故排油设施,因此，待设计变电所采纳干式变压器。2-2-1所用变台数的选择待设计的变电所中采纳2台所用变。且分别接在两个独立引接点。正常运行时各分担半的自用负荷：当其中个电源停电或发生故障时，由另一台所用变担负全部自用负荷。2-2-2所用变容量的选择所用变压器负荷计算采纳换算系数法，不常常短时及不常常断续运行的负荷均可不列入计算负荷。当石备用所用变压器时,其容量应与工作变压器相同。所用变压渊容量按卜式计算：SK1P1+P2式中S一一所用变压落容量(KVA);P1一一所用动力负荷之和(KW)：K1.一一所用动力负荷换兑系数，一般取K1.=O.85

18、：P2一一电热及照明负荷之和(KW)：经分析，我们把所用电的主要负荷中：主充电机、浮充电机、蓄电池室通风、屋内配电装置通风归为动力负荷，把沟通电焊机、检修试脸用电、载波、照明负荷和生活用电归为电热及照明负荷。则：=2O+4.5+3.O+1.52=3O.5(K1.V)=11+13.O+O.95+I5.O+I2=51.95(/3V)SNK1.E耳+Z鸟=30.50.85+51.95=77.88(KVA)由以上数据查表得选择所用变的型号及相关参数如下表1-2所示：表2-2型号额定电压(kW额定W(KVA)连接组别损耗(KI)阻抗电压空我电流高压低压空载负戏S9-100/35355%0.4100Yyn

19、O0.32.036.5%2.1%S910.50.480YynO0.241.254.0%1.8%第三章短路电流的计算3-1短路的基本学问电力系统正常运行方式的破坏多数是由于短路故障引起的，系统中将出现比正常运行时的额定电流大很多倍的短路电流，其数值可达几万甚至几十万安。因此，在变电所设计中必需全面地考虑短路故障各种影响.变电所中各种电器设备必需能承受短路电流的作用，不致因过热或电动力的影响而损坏。例如，断路器必需能断开可能通过的最大短路电流：电流互感器应有足够的过电流倍数:母线效验短路时要承受最大应力：接地装置的选择也与短路电流的大小有关等。短路电流的大小也是比较主接线方案、分析运行方式时必需考

20、虑的因素。系统短路时还会出现电片降低，靠近短路点处尤为严峻,这将干脆危宙用户供电的平安性及牢靠性.为限制故障范围，爱护设备平安，继电爱护装置必需整定在主回路通过短路电潦的精确动作。由于上述缘由,短路电流计算称谓变电所电气部分设计的基础。选择电气设备时通常用相短路电流，效验继电爱护动作灵敏度时用两相短路、单相短路电流或单相接地电流.工程设计主要计算三相短路电流.3-2计算短路电流的目的短路故障对电力系统的正常运行影响很大，所造成的后果也特别严峻，因此在系统的设计，设备的选择以及系统运行中，部应当若眼防止短路故障的发生，以及在短路故障发生后腰尽量限制所影响的范围.短路的问题始终是电力技术的基本问题

21、之一，无论从设计、制造、安装、运行和维护检修等各方面来说，都必需了解短路电流的产生和变更规律，驾驭分析计算短路电流的方法。短路电流计匏详细目的是：)(Xt+Xt4.)=(0.175+0.94)=0.56无限大容量电源瓦=1短路电流周期重量的标么值E=且=J_=IRXe.0.56I(X)出名值/=/.=1.79J=9.S(KA)310.5冲击电流ip=hKmp=vf21.89.8=24.9(心)短路全电流最大有效值1.1.v=Ji+2(JAtW-I)2=98j1.+2(1.8-1.)2=14.8(M)短路容量S=S11I;1=1001.79=179(MV)最小运行方式下电源至短路点的总电抗为X1

22、.=Xm+X.=0.175+0.94=1.115无限大容量电源短路电流周期重址的标么值出名值=/./s=0.9X-J*-=4.9(Ht)31O.5冲击电流i1.nf,=v7=.84.9=1.2.6(KA)短路全电流最大有效值/.=/+2(-1)2=4,91.+2(1.8-1.)27.4(KA)短路容量S=S/；=100XO9=9O(A4V)5、短路电流计算结果表短路点运行方式电源至短路点电抗标么伯*短路电流周期分收出名竹(KA)冲击电流*(KA)全电流*短路容量S(MVA)K1.地大0.087517.845.326.9HW最小0.1758.922.713.4570K2最大0.569.824.9

23、14.8179最小1.1154.912.67.490第四章设备的选择与校验4-1电气选择的一般条件正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到平安、经济运行的重要条件.在进行设备选择时，应依据工程实际状况，在保证平安、牢靠的前提下，主动而稳妥地采纳新技术，并留位节约投资，选择合适的电气设备。尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不样，详细选择方法也不完全相同,但对它们的基本要求却是相同的,电气设备要能牢靠的工作，必需按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热稳定和动稳定。4-1-1按正常工作条件选择导体和电器、额定电流导体和电器的额定电流是指在额定四周环境温度JF.导体和电器的长期允许

24、电流/，（或额定电流/,）应不小于该回路的展大持续工作电流,即:由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的4m=051（/.为电机的额定电流）：母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变JK器的/*“*：母线分段电抗器的/,应为母线上最大台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流：出线回路的/,m“除考虑线路正常负荷电流（包括线路损耗）外，还应考虑事故时由其他I可路转移过来的负荷.此外，还应按电器的装置地点、运用条件、检修和运行等要求,对导体和电器进行种类（屋内或屋外）和型式的选择。、额定电压和最高工作电压导体和电器所在电网的运行电压因调压或负荷的变更，常高丁

25、电网的额定电压力”，故所选电器和电缆允许最高工作电压Urs不得低于所接电网的最高运行电压U.,W，即：一般电缆和电器允许的最高工作电压：当额定电压在220KV及以卜时为1.15（7,：额定电压为330500KV时为1.IU,。而实际电网运行的UTm“一般不超过1.IU-因此在选择设备时，一般可依据电器和电缆的额定也压U,不低于装置地点电网额定电压u,1.的条件选择，即：UCUtv、按当地环境条件校核在选择电器时，还应考虑电潜安装地点的环境条件,当温度、风速、湿度、污秽等级、海拔百度、地震强度和覆冰厚度等条件超过一般电器运用条件时，应向制造部门提出要求或实行相应的措施“例如，当地海拔高度超过制造部门规定之值时，由大气压力、空气密度和湿度相应减小，是空气间隙和外绝缘的放电特性下降，一般当海拔在100O-350Om范围内，若海拔比厂家规定值每上升100